DE69418919T2 - Verfahren zur gleichzeitigen Messung der Wärmeleitfähigkeit und kinematischen Viskosität - Google Patents
Verfahren zur gleichzeitigen Messung der Wärmeleitfähigkeit und kinematischen ViskositätInfo
- Publication number
- DE69418919T2 DE69418919T2 DE69418919T DE69418919T DE69418919T2 DE 69418919 T2 DE69418919 T2 DE 69418919T2 DE 69418919 T DE69418919 T DE 69418919T DE 69418919 T DE69418919 T DE 69418919T DE 69418919 T2 DE69418919 T2 DE 69418919T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- temperature
- liquid
- heating
- measuring
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 84
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 83
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/18—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by changes in the thermal conductivity of a surrounding material to be tested
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität einer Flüssigkeit mit Hilfe eines Sensors, der in der Lage ist, Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen.
- Allgemein gesprochen, ist in der industriellen Prozeßsteuerung die Messung der Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität von grundlegender Bedeutung zur Beherrschung von Flüssigkeiten aller Art. Bekannt ist die Verwendung eines Sensors, der in der Lage ist, Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen, so daß die Temperatur des Sensors und die Temperatur der zu überwachenden Flüssigkeit gemessen werden. Auf diese Weise bestimmt man beispielsweise den Zustand einer Flüssigkeit auf der Grundlage eines charakteristischen Wertes ihrer kinematischen Viskosität, definiert als Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Sensor und Flüssigkeit.
- Solche wärmebasierten Verfahren zur Messung der Veränderung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit lassen sich zwei Hauptverfahren zuordnen, dem Gleichgewichtsverfahren und dem Nicht- Gleichgewichtsverfahren. Das Nicht-Gleichgewichtsverfahren beruht auf der Temperatur des Heizsensors oder der Temperaturdifferenz zwischen dem Heizsensor und der Flüssigkeit, die unmittelbar nach Beginn der Wärmeerzeugung durch den Sensor mit ablaufender Zeit zunimmt. Ein Beispiel für ein solches Nicht- Gleichgewichtsverfahren ist das üblicherweise zur Messung der Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit eingesetzte sogenannte Nicht-Gleichgewichts-Heißdrahtverfahren. Im Gegensatz dazu beruht das sogenannte Gleichgewichtsverfahren auf der Beobachtung, daß nach einer bestimmten Zeitspanne, in welcher der Sensor im Nicht-Gleichgewicht Wärme erzeugt hat, die Temperatur des Heizsensors oder der Temperaturunterschied zwischen dem Heizsensor und der Flüssigkeit sich nicht mehr ändert. Es wird darauf hingewiesen, daß sich die Temperatur des Heizsensors infolge einer in diesem Gleichgewichtszustand eintretenden Veränderung in den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit, beispielsweise in ihrer Viskosität, ändert und gegen ein unterschiedliches Niveau strebt, aber dann wiederum bei einer konstanten Temperatur zur Ruhe kommt.
- Im Stand der Technik wird beispielsweise das Gleichgewichtsverfahren eingesetzt, um auf der Grundlage der jeweiligen Temperaturen die Werte verschiedener physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit zu bestimmen, oder um aus Beziehungen zwischen Temperaturänderung und Änderung der Viskosität oder anderer physikalischer Eigenschaften den Zustand einer Flüssigkeit zu bestimmen, wie in den folgenden Schriften offenbart wird:
- A. EP-A-0 150 111 offenbart ein Verfahren zur zerstörungsfreien Messung von Veränderungen der physikalischen Eigenschaften einer Flüssigkeit, das folgende Schritte umfaßt: Einbringen eines dünnen Metalldrahtes in die Flüssigkeit, Einstellen des dem dünnen Metalldraht zugeführten elektrischen Stromes derart, daß die Differenz zwischen der Temperatur des dünnen Metalldrahtes und der Temperatur der Flüssigkeit konstant gehalten wird und Berechnung der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit aus der elektrischer Stromstärke.
- B. EP-A-0 233 122 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer Flüssigkeit, das folgende Schritte umfaßt: Herstellen eines wärmeleitenden Kontaktes zwischen einem Sensor und einer Flüssigkeit, Messen der Temperatur des Sensors selbst und der Temperatur der Flüssigkeit und intermittierende oder kontinuierliche Messung der Differenz zwischen diesen Temperaturen.
- Bei diesen Verfahren nach dem Stand der Technik ist die vom Heizsensor gemessene Temperatur der wichtigste zu bestimmende Wert, datüber hinaus ist es ebenso unabdingbar, von vornherein die spezifische Bauart des Sensors sowie seine thermischen Eigenschaften oder eine bestimmte funktionelle Beziehung zwischen der gemessenen Temperatur und den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit zu kennen. Der Artikel in REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, Bd. 49, Nr. 10, 1978, S. 1460-1463 beschreibt die Messung der Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität von Flüssigkeiten und Gasen mit Hilfe einer Heißdrahttechnik.
- Das obengenannte Verfahren nach dem Stand der Technik "A" ist das grundlegende Verfahren zur Messung der Veränderung physikalischer Eigenschaften einer Flüssigkeit mit Hilfe des Heißdrahtverfahrens; zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten, eines Wertes, der sich von den physikalischen Eigenschaften unterschiedet, die üblicherweise mit diesem Verfahren bestimmt werden, wird es ausschließlich eingesetzt.
- Das obengenannte Verfahren nach dem Stand der Technik "B" beschreibt die Bestimmung von Wärmeleitfähigkeit und kinematischer Viskosität, welches auch die physikalischen Eigenschaften sind, die üblicherweise mir diesem Verfahren bestimmt werden. Jedoch unterscheidet sich das darin beschriebene spezielle Verfahren von dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung in der Weise, daß im Falle der vorliegenden Erfindung die Flüssigkeitstemperatur innerhalb und außerhalb einer Temperaturgrenzschicht mit laminarer Strömung gemessen wird, die sich um den Heizsensor herum ausbildet, welcher in der Lage ist, Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen.
- Hauptgegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit und kinematischen Viskosität einer Flüssigkeit unter Einsatz des Gleichgewichtsverfahrens bereitzustellen, indem der Effekt einer Temperaturgrenzschicht mit laminarer Strömung betrachtet wird, die sich um einen Heizsensor herum ausbildet, welcher in der Lage ist, Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen.
- Die oben gestellte Aufgabe wird in Übereinstimmung mit der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität einer Flüssigkeit mittels eines Heizsensors, der in der Lage ist, Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen und eines thermometrischen Elementes zur Messung der Flüssigkeitstemperatur. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: Einstellung der Heizleistung des Heizsensors derart, daß sich das thermometrische Element nach Wärmeerzeugung durch den Heizsensor innerhalb einer um den Heizsensor ausgebildeten Temperaturgrenzschicht befindet; Messung der Temperatur des Heizsensors sowie der Temperatur der Flüssigkeit; und Bestimmen der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit aus den gemessenen Temperaturen. Dann wird die Heizleistung des Heizsensors derart eingestellt, daß sich das thermometrische Element außerhalb der durch die erneute Einstellung der Wärmeerzeugung um den Heizsensor ausgebildeten Temperaturgrenzschicht befindet. Die Temperatur des Heizsensors und die Temperatur der Flüssigkeit werden gemessen, und die kinematische Viskosität der Flüssigkeit wird aus diesen gemessenen Temperaturen bestimmt.
- Innerhalb des Erfindungsumfanges werden zwei thermometrische Elemente eingesetzt, von denen eines in eine Lage innerhalb der um den Heizsensor herum ausgebildeten Temperaturgrenzschicht und das andere in eine Lage außerhalb der Temperaturgrenzschicht gebracht wird. Auf diese Weise können durch Einstellung der Heizleistung des Heizsensors Werte beider physikalischer Eigenschaften unter der Bedingung eines konstanten Heizwertes des Heizsensors gleichzeitig bestimmt werden, ohne daß es nötig wäre, die Lage der Temperaturgrenzschicht zu verschieben.
- Alternativ kann zu einer solchen Messung der Flüssigkeitstemperatur eine Kombination aus zwei Heizsensoren und einem einzelnen thermometrischen Element eingesetzt werden, wobei die beiden Heizsensoren in eine feste, unveränderbare Lage gebracht werden, so daß die um den jeweiligen Heizsensor ausgebildeten Temperaturgrenzschichten sich nicht überlappen, während das thermometrische Element eine Lage innerhalb der um den einen Heizsensor herum ausgebildeten Temperaturgrenzschicht und außerhalb der um den anderen Heizsensor herum ausgebildeten Temperaturgrenzschicht einnimmt, so daß eine gleichzeitige Bestimmung der beiden physikalischen Eigenschaften erreicht wird. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, daß in dieser ebenso wie in der vorstehen erwähnten Ausführungsform die Werte der physikalischen Eigenschaften unter Konstanthaltung des Heizwertes des Heizsensors bestimmt werden.
- Die obige und weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen; darin ist
- Fig. 1 eine schematische Darstellung, die die um den Heizsensor der Erfindung herausgebildet Temperaturgrenzschicht veranschaulicht;
- Fig. 2 eine graphische Darstellung der auf Gleichung (1) beruhenden Beziehung zwischen der Wärmeleitfähigkeit und dem charakteristischen Wert {[Δθwl (Probenflüssigkeit) - Δθwl (reines Wasser)] / [Δθwl (Glyzerin) - Δθwl (reines Wasser])}; und
- Fig. 3 eine graphische Darstellung der auf Gleichung (1) beruhenden Beziehung zwischen der kinematischen Viskosität und dem charakteristischen Wert {[Δθw2 (Probenflüssigkeit) - Δθw2 (reines Wasser)] / [Δθw2 (Glyzerin) - Δθw2 (reines Wasser)]}.
- Δθwl und Δθw2 in den Fig. 2 und 3 stehen für die vorherrschenden Temperaturen der jeweiligen Flüssigkeit, entsprechend der Temperatur dieser Flüssigkeit, wie sie innerhalb und außerhalb der Temperaturgrenzschicht gemessen wird.
- Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf ihre Ausführungsformen beschrieben.
- Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht die Temperaturgrenzschicht 1, die sich um den Heizsensor 2 ausbildet, welcher in der Lage ist, Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen.
- Zwischen der mittleren Temperatur des Heizsensors θw und der Oberflächentemperatur des Heizsensors θs besteht die folgende Beziehung:
- θw = θs + Co (Q/L),
- wobei Q für die Heizleistung, L für die Länge des Sensors und Co für eine Konstante steht, die für jeden Sensor verschieden ist.
- Solange Q konstant bleibt, besteht zwischen der Änderungsrate dθw von θw und der Änderungsrate dθs von θs, auch wenn Co unbekannt ist, die folgende Beziehung:
- dθw = dθs.
- Insbesondere läßt sich eine Veränderung in θs, die unmittelbar den durch ihre Wärmeleitfähigkeit und kinematische Viskosität gekennzeichneten Zustand der Flüssigkeit wiedergibt, durch eine Veränderung in θw ausdrücken, die immer direkt gemessen werden kann, selbst wenn Co und/oder L und/oder Q unbekannt sind (siehe Miyawaki et al.: "Fundamental Aspects of Viscosity Monitoring by the Hot Wire Technique", Journal of Food Science, Bd. 55, No. 3: 854-857 (1990).
- Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichts-Heißdrahtmethode, die anerkanntermaßen meistverwendete Methode zur Überwachung von Veränderungen der Viskosität einer Flüssigkeit, gemeinsam mit den obengenannten Beziehungen eingesetzt wird, um gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit und die kinematische Viskosität einer Flüssigkeit zu bestimmen. Es ist allgemein bekannt, daß die charakteristische Temperaturdifferenz, definiert als die Differenz zwischen θs und der Temperatur der Flüssigkeit, nicht nur von der θs und der Temperatur der Flüssigkeit, nicht nur von der Viskosität sondern auch von der Wärmeleitfähigkeit abhängt. Üblicherweise hat man jedoch ein System, das von der Wärmeleitfähigkeit nur in vernachlässigbarer Weise abhängt, so angesehen, als ob es nur Viskositätsänderungen überwachen könnte. Mit anderen Worten, die herkömmliche Definition des charakteristischen Wertes Δθw = θw - θ hat stets die an einem unendlich weit entfernten Punkt gemessene Flüssigkeitstemperatur als vorherrschende Temperatur dieser Flüssigkeit betrachtet.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Vorherrschende Temperatur der Flüssigkeit durch zwei Temperaturen definiert, nämlich die an einem unendlich weit entfernten Punkt gemessene Temperatur und die Flüssigkeitstemperatur θ&sub1;, die innerhalb einer um den Heizsensor ausgebildeten Temperaturgrenzschicht gemessen wird (siehe Fig. 1). Dementsprechend erhält man zwei charakteristische Temperaturdifferenzen: die Wärmeleitfähigkeit bestimmt man auf der Grundlage der charakteristischen Temperaturdifferenz, die sich aus der Flüssigkeitstemperatur θ 1 ergibt, wie sie innerhalb der Temperaturgrenzschicht gemessen wird, und die kinematische Viskosität bestimmt man auf der Grundlage der charakteristischen Temperaturdifferenz, die sich aus der Flüssigkeitstemperatur θ&sub2; ergibt, wie sie außerhalb der Temperaturgrenzschicht gemessen wird (siehe Fig. 1).
- Im folgenden wird nun die vorliegende Erfindung im Einsatz beschrieben. Wie oben erwähnt, wird die gleichzeitige Bestimmung von Wärmeleitfähigkeit und kinematischer Viskosität einer Flüssigkeit gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man die Temperatur des Heizsensors oder die Differenz zwischen dieser Temperatur und der Temperatur der Flüssigkeit als charakteristischen Wert erhält und eine Beziehung zwischen diesem charakteristischen Wert und der jeweiligen physikalischen Eigenschaft ausnutzt. Hierbei ist es bereits bekannt, lediglich die Flüssigkeitstemperatur und die Temperatur des Heizsensors oder die Temperaturdifferenz zwischen beiden auszunutzen. Im Vergleich mit dem Stand der Technik besteht die bemerkenswerte Neuheit der vorliegenden Erfindung darin, daß die vorherrschende Temperatur der Flüssigkeit auf eine um den Heizsensor herum ausgebildete Temperaturgrenzschicht (siehe Fig. 1) mit laminarer Strömung bezogen wird und daß die Heizleistung des Heizsensors über die Dicke dieser Temperaturgrenzschicht definiert wird. Mehrere solcher Heizleistungen sind voreingestellt, so daß sich die Temperaturen der Flüssigkeit innerhalb und außerhalb der Grenzschicht θ&sub1; und θ&sub2; entweder mit einem einzelnen thermometrischen Sensor zur Messung der Flüssigkeitstemperatur in fester Lage und den voreingestellten Werten, oder auch mit einer Mehrzahl solcher thermometrischen Sensoren, die bei konstanter Heizleistung Lagen innerhalb und außerhalb der Temperaturgrenzschicht einnehmen, messen lassen. Diese Messungen erlauben die gleichzeitige Bestimmung von Wärmeleitfähigkeit und kinematischer Viskosität.
- Alternativ kann man auch die Temperaturen zweier in zwei Vergleichsflüssigkeiten eingebrachter Heizsensoren oder die Differenzen zwischen diesen Temperaturen und den Temperaturen der Vergleichsflüssigkeiten innerhalb und außerhalb der um den Heizsensor ausgebildeten Temperaturgrenzschichten messen. Diese Temperaturen werden dann dazu benutz, den charakteristischen Wert zu ermitteln. Mit Hilfe dieser Methode bleiben die Ergebnisse frei von Einflüssen, die von der jeweiligen Bauart des Heizsensors oder von Änderungen der Heizleistung des Heizsensors herrühren. Beziehungen zwischen dem in dieser Weise erhaltenen charakteristischen Wert und der jeweiligen physikalischen Eigenschaft werden ausgenutzt, um die gesuchten physikalischen Eigenschaften mit größerer Genauigkeit zu bestimmen.
- Es wird darauf hingewiesen, daß die charakteristische Temperaturdifferenz Δθ durch die folgende Gleichung definiert wird; diese beruht entweder (a) auf den Differenzen zwischen der Temperatur des in die Flüssigkeit eingebrachten Heizsensors und zwei Temperaturen der Flüssigkeit definiert durch die beiden vorherrschenden Temperaturen oder (b) auf den Differenzen zwischen der Temperatur des in Vergleichsflüssigkeiten im Normalzustand eingebrachten Sensors und der Temperatur der jeweiligen Vergleichsflüssigkeit; diese letztere Methode ist eine bevorzugte Ausführungsform nach dem Beispiel:
- Charakteristischer Wert (Δ6) = (C-A) / (B-A), (1)
- wobei A, B und C für charakteristische Temperaturdifferenzen stehen (d. h. Temperatur des Heizsensors - vorherrschende Temperatur der jeweiligen Flüssigkeit), die mit Bezug auf die Vergleichsflüssigkeiten 1, 2 und die zu überwachende Flüssigkeit bestimmt werden.
- Die vorherrschenden Temperaturen der jeweiligen Flüssigkeiten kennen mit Hilfe eines weiteren Heizsensors gemessen werden, der die gleiche Bauart aufweist, jedoch unter Einstellung des ihm zugeführten elektrischen Stroms nur in seiner thermometrischen Funktion betrieben wird; alternativ dazu kann man auch zusätzlich übliche thermometrische Elemente einsetzen.
- Die jeweiligen charakteristischen Werte werden definiert durch die Differenzen zwischen der Temperatur des Heizsensors und den Temperaturen der entsprechenden Flüssigkeiten, gemessen innerhalb und außerhalb der um den Heizsensor herum ausgebildeten Temperaturgrenzschicht mit laminarer Strömung. Die Wärmeleitfähigkeit und die kinematische Viskosität, die sich in den verschiedenen charakteristischen Werten ausdrücken, können gleichzeitig bestimmt werden; die vorliegende Erfindung läßt sich daher in der Prozeßsteuerung effektiv zur Beherrschung von Flüssigkeiten allgemeiner Art einsetzen, bei denen gleichzeitige Veränderungen der Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität auftreten, so daß eine Prozeßsteuerung in Echtzeit möglich wird.
- Dieses Beispiel beschreibt das Meßverfahren unter Ausnutzung der obengenannten charakteristischen Temperaturdifferenz, die in Gleichung (1) verallgemeinert wurde, wobei Wasser und Glyzerin als die beiden unterschiedlichen Vergleichsflüssigkeiten dienen.
- Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die funktionale Abhängigkeit zwischen dem charakteristischen Wert, wie er in Gleichung (1) definiert wurde, und der Wärmeleitfähigkeit der zu überwachenden Flüssigkeit. Der charakteristische Wert ist eine Funktion des Unterschiedes zwischen der Temperatur eines Heizsensors und der Temperatur der Flüssigkeit. Ein konventioneller Heizsensor, der in der Lage ist, seine eigenen Temperatur zu messen, und einen Durchmesser von 0,6 mm, eine Länge von 4 mm und eine Heizleistung von 0,02 Watt aufweist, wurde unter Standardbedingungen (d. h. Normaldruck, 30ºC) in die jeweiligen Flüssigkeiten, d. h. Wasser, Ethanol (die "Probenflüssigkeiten") und Glyzerin eingebracht. Die Temperatur der zu überwachenden Probenflüssigkeit wurde innerhalb der Temperaturgrenzschicht mit laminarer Strömung (in einer Entfernung von 1 mm vom Heizsensor) mit konventionellen Temperaturablesegeräten gemessen.
- Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die funktionale Abhängigkeit zwischen dem ermittelten charakteristischen Wert und der kinematischen Viskosität der Flüssigkeiten aus Fig. 2, wobei die Temperatur, die außerhalb der Temperaturgrenzschicht mit laminarer Strömung gemessen wurde, als Temperatur der Flüssigkeit (in einem Abstand von 20 mm vom Heizsensor) angesehen wird.
- Wie bekannt, gilt in Bezug auf die kinematische Viskosität Glyzerin > Ethanol > Wasser und in bezug auf die Wärmeleitfähigkeit Wasser > Glyzerin > Ethanol. Aus den Fig. 2 und 3 läßt sich entnehmen, daß alle charakteristischen Werte mit den oben angegebenen Ordnungsrelationen übereinstimmen. Das Beispiel bestätigt daher, daß zwischen dem gemäß der Erfindung definierten charakteristischen Wert und der Wärmeleitfähigkeit eine Beziehung besteht, und gleichermaßen, daß zwischen diesem charakteristischen Wert und der kinematischen Viskosität der Flüssigkeit ebenfalls eine Beziehung besteht.
- Es ist ebenfalls möglich, die Temperatur des Heizsensors und die Temperaturen der Flüssigkeit innerhalb und außerhalb der um den Heizsensor herum ausgebildeten Temperaturgrenzschicht mit laminarer Strömung zu messen und die Wärmeleitfähigkeit und die kinematische Viskosität dieser Flüssigkeit daraus mit Hilfe von Fig. 2 und 3 gleichzeitig zu bestimmen.
Claims (6)
1. Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der
Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität einer
Flüssigkeit, das folgendes umfaßt:
- Einbringen eines Heizsensors, der in der Lage ist,
Wärme zu erzeugen und seine eigene Temperatur zu messen,
in die Flüssigkeit;
- Einbringen eines thermometrischen Elementes, das in der
Lage ist, die Flüssigkeitstemperatur zu messen, in die
Flüssigkeit;
- Erhitzen des Heizsensors und Einstellen seiner
Heizleistung derart, daß sich das thermometrische Element
innerhalb der um den Heizsensor ausgebildeten
Temperaturgrenzschicht befindet;
- Messen der Temperatur des Heizsensors;
- Messen der Temperatur der Flüssigkeit;
- Bestimmen der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit mit
Hilfe der so gemessenen Temperaturen;
- Einstellen der Heizleistung des Heizsensors derart, daß
das thermometrische Element sich außerhalb der
genannten Temperaturgrenzschicht befindet;
- Messen der Temperatur des Heizsensors;
- Messen der Temperatur der Flüssigkeit; und
- Bestimmen der kinematischen Viskosität der Flüssigkeit
mit Hilfe der so gemessenen Temperaturen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein thermometrisches
Element in eine Lage innerhalb der Temperaturgrenzschicht
und ein thermometrisches Element in eine Lage außerhalb
der Temperaturgrenzschicht gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei Heizsensoren
in die Flüssigkeit eingebracht werden.
4. Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der
Wärmeleitfähigkeit und der kinematischen Viskosität einer
Flüssigkeit, das folgendes umfaßt:
- Einbringen einer Vielzahl von Heizsensoren, die in der
Lage sind, Wärme zu erzeugen und ihre eigene Temperatur
zu messen, in die Flüssigkeit;
- Einbringen einer Vielzahl von thermometrischen
Elementen, die in der Lage sind, die Flüssigkeitstemperatur
zu messen, in die Flüssigkeit;
- Erhitzen der Heizsensoren;
- Messen der Temperatur der Heizsensoren;
- Messen der Temperatur der Flüssigkeit;
- Bestimmen der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit mit
Hilfe der Temperatur eines der Heizsensoren und der
Temperatur eines der thermometrischen Elemente, das
eine Lage innerhalb der um den Heizsensor ausgebildeten
Temperaturgrenzschicht einnimmt; und
- gleichzeitiges Bestimmen der kinematischen Viskosität
der Flüssigkeit mit Hilfe der Temperatur eines anderen
der thermometrischen Elemente, das eine Lage außerhalb
der um den Heizsensor ausgebildeten
Temperaturgrenzschicht einnimmt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
es sich bei dem oder jedem der thermometrischen
Element(e) um einen durch Regulierung des ihm zugeführten
elektrischen Stromes als thermometrisches Element
eingesetzten Heizsensor oder um ein zweckbestimmtes
thermometrisches Element handelt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Temperaturen zweier in zwei Vergleichsflüssigkeiten
eingebrachter Heizsensoren oder die Differenzen zwischen
diesen Temperaturen und den Temperaturen der jeweiligen
Vergleichsflüssigkeiten, gemessen innerhalb und außerhalb
der um den Heizsensor ausgebildeten
Temperaturgrenzschichten, benutzt werden, um einen von jeglichen
Einflüssen der jeweiligen Bauart des Heizsensors oder
jeglichen Einflüssen von Schwankungen in den Heizleistungen
der Heizsensoren freien spezifischen Wert zu gewinnen,
und Beziehungen zwischen dem so gewonnenen spezifischen
Wert und den jeweiligen physikalischen Eigenschaften
ausgenutzt werden, um die gesuchten physikalischen
Eigenschaften zu bestimmen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5067891A JP2594874B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 熱伝導率と動粘性率の同時測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69418919D1 DE69418919D1 (de) | 1999-07-15 |
DE69418919T2 true DE69418919T2 (de) | 1999-09-30 |
Family
ID=13357973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69418919T Expired - Fee Related DE69418919T2 (de) | 1993-03-26 | 1994-03-25 | Verfahren zur gleichzeitigen Messung der Wärmeleitfähigkeit und kinematischen Viskosität |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5452601A (de) |
EP (1) | EP0617271B1 (de) |
JP (1) | JP2594874B2 (de) |
AU (1) | AU668637B2 (de) |
CA (1) | CA2119809A1 (de) |
DE (1) | DE69418919T2 (de) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5795064A (en) * | 1995-09-29 | 1998-08-18 | Mathis Instruments Ltd. | Method for determining thermal properties of a sample |
US6046051A (en) * | 1997-06-27 | 2000-04-04 | Hemosense, Inc. | Method and device for measuring blood coagulation or lysis by viscosity changes |
US6009747A (en) * | 1998-05-27 | 2000-01-04 | Petroleo Brasileiro S.A.-Petrobras | Method for evaluating drilling fluids |
CA2397102C (en) * | 2002-08-07 | 2012-05-29 | Mathis Instruments Ltd. | Direct thermal conductivity measurement technique |
US6695470B1 (en) | 2002-09-10 | 2004-02-24 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus and method for viscosity measurement |
US20080297169A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Greenquist Alfred C | Particle Fraction Determination of A Sample |
US10317325B2 (en) * | 2016-05-03 | 2019-06-11 | Bharat Petroleum Corporation Limited | Prediction of kinematic viscosity of vacuum residue and refinery heavy product blends |
DE102018006868B4 (de) * | 2018-08-30 | 2020-03-19 | Diehl Metering Gmbh | Messeinrichtung zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit eines Fluids |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US341672A (en) * | 1886-05-11 | Apparatus for purifying water | ||
GB2107475B (en) * | 1981-09-26 | 1985-08-21 | Joshua Swithenbank | Measuring fluid flow |
SU1075119A1 (ru) * | 1982-06-24 | 1984-02-23 | Ленинградский технологический институт холодильной промышленности | Способ определени в зкости газов |
JPS60152943A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 液体または半固体状物質の物性変化の測定方法 |
JPS62185146A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 流体の状態の計測方法 |
US4995731A (en) * | 1987-03-03 | 1991-02-26 | Snow Brand Milk Products Co., Ltd. | Method for measuring heat transfer coefficient and sensor including heat transfer element and thermal insulation element |
CA1333754C (en) * | 1988-03-07 | 1995-01-03 | Yasuhiko Shiinoki | Method for measurement of viscosity change in blood or the like and sensor thereof |
JPH0262948A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-02 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | ゲル化点温度の測定方法 |
JPH0288955A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 流体の状態変化を測定するディスポーザブルセンサー |
JPH02234032A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 流体の状態を知るための計測用センサー及びそのセンサーを用いる測定方法 |
EP0510595B1 (de) * | 1991-04-22 | 1997-01-02 | Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. | Verfahren zum Messen des Molekulargewichts eines Polymers |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP5067891A patent/JP2594874B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-22 US US08/210,990 patent/US5452601A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-22 AU AU57978/94A patent/AU668637B2/en not_active Ceased
- 1994-03-24 CA CA002119809A patent/CA2119809A1/en not_active Abandoned
- 1994-03-25 EP EP94302151A patent/EP0617271B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-25 DE DE69418919T patent/DE69418919T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU5797894A (en) | 1994-09-29 |
JP2594874B2 (ja) | 1997-03-26 |
AU668637B2 (en) | 1996-05-09 |
EP0617271B1 (de) | 1999-06-09 |
CA2119809A1 (en) | 1994-09-27 |
JPH06281605A (ja) | 1994-10-07 |
DE69418919D1 (de) | 1999-07-15 |
US5452601A (en) | 1995-09-26 |
EP0617271A1 (de) | 1994-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3737360C2 (de) | ||
EP3551981B1 (de) | Verfahren zur in situ kalibrierung eines thermometers | |
DE3841637C1 (de) | ||
EP3234515B1 (de) | Thermisches durchflussmessgerät mit diagnosefunktion | |
DE60314665T2 (de) | Überwachung der wanddicke eines objektes | |
DE2515281A1 (de) | Einrichtung zum messen der verschmutzung von metalloberflaechen | |
DE3910430A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen der verteilung von waermefluss und von waermeuebergangskoeffizienten auf der oberflaeche einer gekuehlten, in einer hochtemperaturumgebung eingesetzten komponente | |
EP1688721A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Wendezeitpunktes eines Gargutes | |
DE102012019657B3 (de) | Verfahren zum Ermitteln einer thermischen Transportgröße und einer Strömungsgeschwindigkeit in einem strömenden Medium und Thermotransportgrößen-Messanordnung | |
DE69418919T2 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen Messung der Wärmeleitfähigkeit und kinematischen Viskosität | |
DE102010040285A1 (de) | Thermisches Durchflussmessgerät | |
EP3887770B1 (de) | Thermischer strömungssensor und verfahren zum betreiben desselben | |
EP3329234A1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung der temperatur eines mediums | |
EP3271699B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum charakterisieren eines kühlmittels | |
EP1478948A1 (de) | Verfahren und messgerät zur ortung eingeschlossener objekte | |
EP2151673A2 (de) | Verfahren sowie Vorrichtung zum Messen der Temperatur | |
EP4264213A1 (de) | Thermometer mit diagnosefunktion | |
EP1627211B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von stoffwerten | |
DE102015201155B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturerfassung | |
DE102004051875A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität, Temperaturleitfähigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit von Werkstoffproben | |
DE102021117715A1 (de) | Thermometer mit verbesserter Messgenauigkeit | |
DE3444383C2 (de) | ||
DE2758831C2 (de) | ||
DE102016108688B3 (de) | Verfahren zum Bestimmen einer Durchflussgeschwindigkeit eines Fluids und Durchflussmessgerät | |
EP3513178B1 (de) | Gaszähler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |